氢能：储能的未来？

来源：国际能源研究中心

摘 要：电力在需求疲弱时段可以用来制氢，从而转化成能够长期存储的能源。这解决了太阳能和风能等清洁能源的存储难题，也成为碳中和实际应用中的一个重要环节。

氢是宇宙中最轻、也是含量最丰富的一号元素，其燃烧热值位居除核燃料之外的各种燃料之首。氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

致力于加速氢能源转型的全球CEO联盟——氢能理事会曾评价氢能是“能源解决方案的瑞士军刀”，在全球向低碳经济过渡中发挥着关键作用。

氢能的多功能性及其脱碳潜力可广泛应用于运输、建筑和重工业领域。像天然气一样，它可以存储和运输，并能很容易地转换成电能、热量或其他产品。

汇丰银行2021年2月9日报告《#WhyESGMatters - “绿色”氢能的崛起》

但目前，氢能面临生产成本高和能源效率低等诸多短板，美银美林也称，氢技术已经存在了几十年，尚未达到主流使用的临界点。

更有质疑者认为，使用清洁可再生能源产生的绿色氢在能源结构中的未来作用被夸大了，无法在供热、运输和重工业的脱碳中发挥主要作用。

他们称，由于全球约有98%的纯氢是通过使用天然气或煤炭原料的碳密集型方式（即“灰色”氢）产生的，支持氢能发展变成了大型石油公司希望未来几十年继续开采化石燃料的借口。

英国《金融时报》日前发文称，氢可作为“储能的未来”，以解决太阳能和风能等清洁能源在电网中扩散时的可变性问题。这似乎为氢在全球零碳排放转型中的实际应用增添了一个可行选项。

例如，在需求疲弱时段内产生的多余可再生电力，可以转而为电解机提供动力来制氢，被储存起来的氢等于一种无碳清洁能源的长期储能方式，以便在未来需求最旺盛时供调度分发。

截选自英国《金融时报》报道

文章称，德国公用事业公司Uniper希望用每天产量最高四个小时内产生的可再生电力来制造氢气，以储存在汉堡市的地下建筑物中，这些建筑物以前曾用来储存天然气。

公司前首席执行官Andreas Schierenbeck承认，该项目依赖于获得政府补贴，但能交易所储存的氢，可出售给工业客户，或提供给负有调峰使命的尖峰负载发电厂（Peaker plant）来发电使用。

上文提到的氢能理事会执行董事Daryl Wilson表示：“可再生能源的间歇性是一个问题，需要一些大的储存容器来平滑风能和太阳能的输出，而氢能就是那个非常大的容器。”

三菱电力美洲公司首席执行官Paul Browning也称，绿色氢能与其他蓄能形式相比具有竞争力：

“如果可再生能源在发电组合中占最大份额，则对长期存储的需求将变得更加迫切；太阳能和风能不会一直运行，而锂离子电池会在数小时内耗尽。”

当然，通过清洁能源生产氢气、储存起来、再使用氢来发电的整个过程被指“效率低下且价格昂贵”。在电解水来制造氢气以及在涡轮机中燃烧这些氢气时都会损失能量，麻省理工学院能源技术研究院的科学家Dharik Mallapragada称，整个过程产生的电能还不到一开始投入时的40%。

这令利用电力制造氢气、然后再用氢气来发电被一些业内人士称为“愚蠢之举”。在基于氢的燃料电池问题上，特斯拉CEO马斯克在2015年就曾表示，氢燃料汽车在新能源汽车领域中与电动车的较量毫无胜算，根本不足为惧，并称做燃料电池汽车是一个“令人难以置信的愚蠢”行为。

但发展氢能来帮助全球脱碳转型仍是大趋势之一。欧盟、中国和澳大利亚等多国政府都已开始提供强有力的政策支持，一边提高碳价，一边为开发绿色氢提供资助。主流投行也看好氢能开发。

美银美林认为，氢可以满足全球能源需求，为汽车提供燃料、为家庭供暖，并帮助应对气候变化，比光伏更能作为“全球新能源的希望”；预计到2050年，市场份额将猛增6倍，产生2.5万亿美元的直接收入，间接基础设施市场潜力高达11万亿美元。

汇丰直言2020年代属于氢能源，预计到2030年总安装电解器容量126GW，供应1500万吨绿氢（实现2018年全球纯氢需求22%增长）；预计2050年前氢能需求以6.4%的年增长率增长，到2050年氢能占全球能源需求的18%，欧盟计划未来10年投资240亿至420亿欧元安装氢电解槽。

摩根大通称，炼油、氨气、钢铁和重型车辆等行业将引领氢过渡，发展速度更快且成本更低，氢目前在供热、水泥生产和发电等领域滞后。电网规模的氢储能仍比其他储能方案昂贵，氢燃料电池的成本需降低约45%才能与内燃机竞争。但该行对绿色氢能降低成本持有积极态度，如果碳捕集政策支持，使用天然气生产并捕集碳排放的“蓝色”氢能在2030年前仍将保持成本竞争力。